大型交通樞紐無線通信

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【摘要】近年來，交通運(yùn)輸業(yè)蓬勃發(fā)展，大型交通樞紐數(shù)量不斷增加，對無線通信的要求日益提高。為了節(jié)約投資，不同的運(yùn)營商開始采用共建共享的方式進(jìn)行無線通信系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用，但其中許多關(guān)鍵技術(shù)仍不成熟。本文以地鐵樞紐的無線通信覆蓋為例，對基于共建共享理念的大型交通樞紐無線通信進(jìn)行了深入探討，以期為大型交通樞紐的無線通信系統(tǒng)建設(shè)提供思路。

【關(guān)鍵詞】共建共享大型交通樞紐地鐵無線通信

一、前言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展，交通運(yùn)輸行業(yè)也迎來了一個新的發(fā)展高峰，各種大型交通樞紐開始出現(xiàn)在人們的日常生活中，并成為生產(chǎn)生活中不可或缺的一部分。本文以地鐵樞紐的無線通信覆蓋為例，對其覆蓋方案、小區(qū)的劃分及切換等關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了探討，以期為我國的交通行業(yè)通信系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

二、地鐵無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

1、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。地鐵的應(yīng)用場景是通信基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)行共建共享的最典型應(yīng)用場景之一，由于地鐵施工條件十分惡劣，可供通信系統(tǒng)布局的空間十分有限，其無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋不可能讓每家運(yùn)營商都獨(dú)立進(jìn)行建設(shè)，因此采用共建共享是必然的要求。與一般的無線通信系統(tǒng)類似，地鐵覆蓋網(wǎng)絡(luò)包含了無線、電源和傳輸?shù)茸酉到y(tǒng)，通過一定的拓?fù)湫问綐?gòu)成一個復(fù)雜的無線綜合覆蓋網(wǎng)絡(luò)[3]。2、無線模塊設(shè)計(jì)。中國移動、中國聯(lián)通和中國電信三家運(yùn)營商的無線網(wǎng)絡(luò)是相互獨(dú)立的，它們之間很容易形成相互干擾，因而需要通過無線模塊進(jìn)行區(qū)分。本文認(rèn)為，三家運(yùn)營商可以通過PIO或多頻分合路設(shè)備來完成上行和下行鏈路的合路，從而實(shí)現(xiàn)無線主設(shè)備的共享，然后再結(jié)合室內(nèi)分布設(shè)計(jì)、泄漏電纜應(yīng)用等技術(shù)對地鐵樞紐的站臺、隧道、出入口等位置進(jìn)行全面無線覆蓋。3、電源模塊設(shè)備。地鐵樞紐的布局比較復(fù)雜，其空間也十分有限，這給通信系統(tǒng)的供電帶來了很大的困難。一般來說，目前較多采用兩種方式來實(shí)現(xiàn)供電：一種是采用組合開關(guān)電源作為無線和傳輸模塊的電源設(shè)備，另一種是通過直流遠(yuǎn)程供電的方式來為無線設(shè)備提供電力。這兩種方式均有應(yīng)用，考慮到設(shè)計(jì)難度和系統(tǒng)的簡潔性，本文采用了第二種方式。4、傳輸模塊設(shè)計(jì)。信號的傳輸需要借助物理介質(zhì)來完成，各機(jī)房之間由于距離較遠(yuǎn)，因此一般采用光纖傳輸技術(shù)，通過在不同的主設(shè)備開斷點(diǎn)之間布設(shè)光纜，完成設(shè)備之間的級聯(lián)和小區(qū)劃分。光纜采用48芯光纖，三家運(yùn)營商共建共享，資源平均分配。對于地鐵站的通信機(jī)房之間的數(shù)據(jù)傳輸，則采用144芯光纜，并以共建共享的形式平均分配使用。

三、大型交通樞紐無線通信關(guān)鍵技術(shù)

1、無線覆蓋策略。地鐵覆蓋場景十分復(fù)雜，涉及到站廳、站臺、區(qū)間隧道等不同的場景。對于站臺和站廳的覆蓋可采用面覆蓋方式，通過布設(shè)天線陣列來實(shí)現(xiàn)大面積覆蓋，但系統(tǒng)邊緣場強(qiáng)不得低于-80dBm。當(dāng)POI合路后，上下行分布可用于無線覆蓋，其半徑一般約為15m，為簡單起見，信號的傳播規(guī)律可以通過自由空間傳播損耗模型來描述，尤其需要關(guān)注各頻段下天線入口的是小功率。區(qū)間隧道是地鐵車輛運(yùn)行的線路，乘客除了進(jìn)站候車的時間外，其主要時間都是在區(qū)間隧道中度過的，因此區(qū)間隧道是無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重中之重。考慮到區(qū)間隧道的布局特點(diǎn)，因此采用泄漏電纜來完成全程覆蓋，但系統(tǒng)邊緣場強(qiáng)不得低于-85dBm。由于TD-SCDMA系統(tǒng)信源輸出功率較其它系統(tǒng)要低得多，因此泄漏電纜的開斷點(diǎn)設(shè)計(jì)要著重關(guān)注TD-SCDMA系統(tǒng)，其他系統(tǒng)可參照執(zhí)行。2、無線網(wǎng)小區(qū)切換策略。對于交通線路的信號覆蓋而言，小區(qū)切換的可靠性直接影響到數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，尤其是區(qū)間隧道的小區(qū)切換，更是需要采用特殊的切換策略才能保證其可靠性。對于地鐵站出入口、站臺和站廳之間的切換，可直接采用天花板吸頂天線即可完成。而對于區(qū)間隧道的小區(qū)切換則要復(fù)雜得多，其切換主要是在不同小區(qū)之間的交會點(diǎn)進(jìn)行的，并且需要開斷點(diǎn)之間有足夠的功率余量。通過在隧道口泄漏電纜末端安裝定向平板天線，可以擴(kuò)大隧道口的覆蓋面積，使隧道內(nèi)外之間的重疊區(qū)更大，增加切換的可靠性。3、POI和泄漏電纜的應(yīng)用。由于采用了共建共享的模式，因此同時接入的無線通信系統(tǒng)可能較多，這需要POI進(jìn)行融合處理，并通過泄漏電纜完成區(qū)間隧道的覆蓋。其中POI和泄漏電纜的選型至關(guān)重要，前者主要指標(biāo)為頻率范圍、插損、端口隔離度、帶外抑制等，后者需要重點(diǎn)關(guān)注傳輸損耗和耦合損耗，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用。

四、結(jié)語

本文以電信基礎(chǔ)設(shè)施的共建共享為背景，對我國大型交通樞紐的無線通信技術(shù)進(jìn)行了研究，并以地鐵的通信覆蓋為例，對一些關(guān)鍵技術(shù)展開了分析。實(shí)際上，隨著地鐵的發(fā)展，許多先進(jìn)的無線通信技術(shù)已經(jīng)得到初步應(yīng)用，但其可靠性有待提高。不難預(yù)計(jì)，未來將實(shí)現(xiàn)更高程度的電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享，這將促使交通樞紐的無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)更大的突破。

參考文獻(xiàn)

[1]徐琳,楊非.大型交通樞紐多系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋共建共享研究[J].中國新通信,2015,17(19):17-18.

[2]張超.軌道交通之地鐵無線公網(wǎng)覆蓋技術(shù)研究[J].數(shù)字通信世界,2015.

[3]潘薇薇.機(jī)場共建,開創(chuàng)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)共建共享新模式[J].江蘇通信,2015,31(4):26-27.

作者：王佳婧 單位：中國移動通信集團(tuán)河南有限公司鄭州市分公司